Question

半導體材料的導電能力介于導體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大．如圖甲是某種半導體材料的電阻隨溫度變化的關系圖象．如圖乙是小明和他的同學根據半導體材料這種電阻的特性自制的半導體溫度計的原理圖，利用電流表的示數來指示某一空間的溫度．已知電源電壓恒為12V，電流表的量程為0.6A，R₀為定值電阻．
請你回答下列問題：
（1）定值電阻R₀的作用是

保護電路

．
（2）當環境溫度為20℃時，電流表的示數為0.2A，則定值電阻R₀的阻值為多少？
（3）該溫度計能測量的最高溫度為多少？此時電路中消耗的電功率為多少？

Answer 1

分析：（1）定值電阻R₀串聯在電路中，可以保護電路．
（2）由圖甲所示圖象求出溫度是20℃時半導體電阻的阻值，然后由串聯電路特點及歐姆定律求出定值電阻阻值．
（3）電流表示數為其量程0.6A時，電路電阻最小，此時溫度最高，由串聯電路特點及歐姆定律求出電路電流是0.6A時半導體電阻的阻值，然后由圖甲所示圖象找出對應的溫度．

解答：解：（1）由電路圖可知，定值電阻R₀串聯在電路中，可以防止溫度太高半導體電阻阻值太小時，電路電流過大而損壞電路元件，定值電阻可以保護電路．
（2）由圖甲所示圖象可知，環境溫度為20℃時R=50Ω，
∵I=

U

R

，
∴電路總電阻R_總=R+R₀=

U

I

=

12V

0.2A

=60Ω，
R₀=R_總-R=60Ω-50Ω=10Ω；
（3）∵I=

U

R

，電路最大電流I_最大=0.6A，
∴電路總電阻R_總′=R′+R₀=

U

I最大

=

12V

0.6A

=20Ω，
R′=R_總′-R₀=20Ω-10Ω=10Ω；
由圖甲所示圖象可知，半導體電阻是10Ω時的溫度是100℃；
此時電路消耗的總功率P=UI_最大=12V×0.6A=7.2W；
答：（1）定值電阻R₀的作用是保護電路．
（2）當環境溫度為20℃時，電流表的示數為0.2A，則定值電阻R₀的阻值為10Ω．
（3）該溫度計能測量的最高溫度為100℃；此時電路中消耗的電功率為7.2W．

點評：本題難度大，考查歐姆定律、電功率公式和分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準確作答．培養了學生分析圖象的能力，要看懂圖象和電路圖后才能準確作答．